（深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司深圳市518000）

深圳地區(qū)某排澇泵站電氣供配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

李文萍

（深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司深圳市518000）

文章結(jié)合深圳地區(qū)電網(wǎng)情況和某排澇泵站電氣供配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)特點(diǎn)，介紹配電系統(tǒng)中供電電源、電氣主接線、無(wú)功補(bǔ)償裝置、主要電氣設(shè)備選擇、電機(jī)起動(dòng)方式等相關(guān)內(nèi)容。闡述深圳地區(qū)排澇泵站方案設(shè)計(jì)階段的一些注意事項(xiàng)和設(shè)計(jì)方法，對(duì)類似泵站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定參考意義。

深圳地區(qū)排澇泵站電氣一次系統(tǒng)

引言

排澇泵站用電負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)負(fù)荷，特別重要排澇泵站應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷，而地區(qū)電網(wǎng)對(duì)電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求又有一定差異，本文對(duì)深圳地區(qū)電網(wǎng)情況，對(duì)其中一座排澇泵站的電氣一次系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

排澇泵站主要用電設(shè)備情況如下：泵站裝有4臺(tái)潛水排澇泵，配套三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率為1250kW，額定功率因數(shù)0.83，額定電壓為10kV，四用。380V用電設(shè)備主要有水閘、站區(qū)排污泵、生活用電，總功率約為200kW。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 供電電源

該泵站為前海排澇片區(qū)特別重要的排澇泵站，按照《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣及自動(dòng)化工程技術(shù)規(guī)程》供電負(fù)荷等級(jí)定為一級(jí)負(fù)荷。泵站采用2路10kV電源供電，2路互為備用，另設(shè)置應(yīng)急備用電源為消防等重要負(fù)荷供電。

根據(jù)深圳的供電網(wǎng)絡(luò)情況，該泵站附近5.5 km內(nèi)有110/10kV（2×630MVA）變電站1座。10 kV電源可從該變電站兩臺(tái)主變10kV母線上分別引出一回路10kV專線電纜作為泵站的主備供電電源。根據(jù)深圳供電部門和電纜壓降及熱穩(wěn)定要求，電纜型號(hào)選擇為ZR-YJV22-8.7/15kV-3× 300mm2。

1.2 電氣主接線（圖1）

泵站電機(jī)為高壓10kV電機(jī)，380V低壓設(shè)備用電量很少，因此不設(shè)主變壓器。泵站10kV采用單母線分段接線，Ⅰ、Ⅱ段母線各有2臺(tái)電動(dòng)機(jī)組，2組電容無(wú)功補(bǔ)償裝置，1臺(tái)站用變壓器。0.4kV采用單母線分段接線，兩臺(tái)站用變壓器互為備用，同時(shí)為滿足汛期河道泄洪要求，設(shè)置1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為泵站的重要負(fù)荷應(yīng)急供電電源。

圖1 10kV電氣主接線圖

1.3 站用變

站用電總功率為200kW，單臺(tái)電機(jī)功率均在30kW以下，根據(jù)各用電設(shè)備的需要系數(shù)0.8和功率因數(shù)0.8計(jì)算，計(jì)算負(fù)荷Pjs=160kW，Sjs=200 kVA。從節(jié)能角度考慮，變壓器負(fù)載率控制在（0.6～ 0.7）之間最為經(jīng)濟(jì)。因此變壓器容量選擇315kVA，變壓器負(fù)載率為0.63。

1.4 無(wú)功補(bǔ)償裝置

（1）泵站主要用電設(shè)備為10kV高壓電動(dòng)機(jī)，應(yīng)在高壓側(cè)對(duì)電機(jī)就地補(bǔ)償，減少無(wú)功損耗。根據(jù)10kV電機(jī)P=1250kW，cosφ1=0.83，η=0.95，補(bǔ)償后功率因數(shù)cosφ2=0.92，計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償容量如下：

考慮產(chǎn)品實(shí)際規(guī)格，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償裝置的容量選擇為400kvar。

（2）低壓設(shè)備單機(jī)功率較小，采取低壓集中補(bǔ)償方式。無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)根據(jù)用電設(shè)備和變壓器容量進(jìn)行選擇。根據(jù)用電設(shè)備功率：

Pjs=160kW，cosφ1=0.8，補(bǔ)償后功率因數(shù)cosφ2= 0.92，計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償容量如下：

變壓器容量為315kVA，根據(jù)深圳電網(wǎng)要求，變壓器無(wú)功補(bǔ)償率要求q≥0.375，則無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)為118kvar。

考慮產(chǎn)品實(shí)際規(guī)格，選用120kvar的低壓集中無(wú)功補(bǔ)償裝置。無(wú)功補(bǔ)償裝置采用分步自動(dòng)投切，共8組，每組容量為15kvar。

1.5 主要電氣設(shè)備的選擇

1.5.1 變壓器

站用變壓器根據(jù)泵站電動(dòng)機(jī)和站用電的總計(jì)算負(fù)荷，以及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行方式確定，變壓器選型為SCB11-315，10/0.4kV。

1.5.210 kV開關(guān)柜

泵站電機(jī)采用10kV電源直供，根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，電動(dòng)機(jī)母線應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)保護(hù)，故10kV開關(guān)柜選用金屬鎧裝中置柜，柜內(nèi)高壓電器設(shè)備按短路穩(wěn)定校驗(yàn)。

1.5.3 0.4kV開關(guān)柜

0.4 kV開關(guān)柜可選用可靠性高、檢修方便的MNS型抽屜柜，柜內(nèi)各開關(guān)按照短路動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。

1.5.4 高壓電器和導(dǎo)體短路穩(wěn)定校驗(yàn)

根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行設(shè)備選擇，高壓電器設(shè)備和載流導(dǎo)體除按正常工作條件進(jìn)行選擇外，還需按短路條件進(jìn)行峰值耐受電流和短路時(shí)耐受電流校驗(yàn)。

根據(jù)深圳供電局提供的現(xiàn)有及規(guī)劃資料，各變電站系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下10kV母線上短路電流設(shè)計(jì)一般為31.5kA，實(shí)際運(yùn)行為25kA，取31.5kA計(jì)算，高壓側(cè)短路容量為572MVA。三相短路電流計(jì)算采用標(biāo)幺值法，計(jì)算基準(zhǔn)容量為Sj=100MVA，泵站計(jì)算網(wǎng)絡(luò)正序阻抗圖見圖2，三相對(duì)稱短路電流計(jì)算成果見附表。

圖2 泵站短路電流計(jì)算網(wǎng)絡(luò)正序阻抗圖

附表泵站三相對(duì)稱短路電流計(jì)算成果表

根據(jù)計(jì)算結(jié)果：

10kV斷路器選擇真空斷路器，額定電流：（進(jìn)線）1250A，（饋線）630A；額定開斷電流：31.5kA。

母線采用銅質(zhì)，規(guī)格為100×10mm，豎向安裝。母線最大允許應(yīng)力為170MPa，滿足跨數(shù)大于2時(shí)的母線應(yīng)力。

1.6 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式

按電力系統(tǒng)自小運(yùn)行方式下，其余電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常后，最后一臺(tái)最大的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的不利組合方式進(jìn)行計(jì)算。

△ustm經(jīng)計(jì)算小于15%，采用直接起動(dòng)方式。

380V電機(jī)功率均在30kW以下，小于變壓器容量30%，采用直接起動(dòng)。

2 結(jié)語(yǔ)

泵站電氣設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》、《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范的條件下，根據(jù)泵站實(shí)際用電負(fù)荷情況和地區(qū)電網(wǎng)情況確定電氣主接線、電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)、無(wú)功補(bǔ)償裝置選擇計(jì)算等，確定經(jīng)濟(jì)、可靠的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

[1]GB50265-201.泵站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[2]CJJ120-2008.城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]GBT50065-2011.交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[4]任元會(huì),卞鎧生.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2005.

2017-02-28）

李文萍（1985-），女，四川長(zhǎng)寧人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。